CHAPITRE XII

SOMMAIUE :

§ 1°^. Divers modes de distribution de l'eau. — 276. Service constant. — 277. Service intermittent. — 278. Pression dans les conduites. — 279. DouIjIc canalisation. — 280. Division par zones et par étages.

§ 2. Tracé de la canalisation. — 281. Généralités. — 282. Réseaux ramittés. — 283. Réseaux maillés. — 284. Détermination des diamètres. — 285, Emploi des formules et des laljles.

§ 3. Tuyaux de conduite. — 286. Matériaux employés à la confection dos tuyaux. — 287. FalDrication des tuyaux de fonte. — 288. Dimensions des tuyaux de fonte. — 289. Réception et épreuve des tuyaux de fonte. — 290. Assemblage des tuyaux de fonte. Divers types de joints. — 291. Pièces de raccord. — 292. Tuyaux de plomb.

— 293. Tuyaux de fer.

§ h. Pose des conduites. — 291. Conduites en terre. Conduites en galerie. — 29.5. Disposition des conduites en plan et en profil. — 298. Profondeur des tranchées. — ^97. Dispositions particulières dans certains cas spéciaux. — 298. Pose en tranchée.

— 299. Butées. — 300. Pose en galerie. —301. Branchements et prises.

§ 5. Appareils accessoires des cana)isatioiis d'eau. — 302. Rôle multiple des appareils accessoires. — 303. Appareils employés pour l'arrêt ou la décharge. — 304. Robinets à boisseau. — 305. Robinets-vannes. — 303. Manœuvre des robinets de grand diamètre. — 307. Pose des robinets. — 308. Appareils servant à l'évacuation de l'air.

— 309. Appareils divers.

S 6 Entretien des canalisations d'eau. — 310. Influences diverses auxquelles sont exposées les canalisations d'eau. — 311. Effets du passage de l'eau dans les conduites. — 312. Surveillance et cnlreticn courant des canalisations d'eau. — 313! Réparations des conduites et appareils. — 314. Enlèvement des dépôts

i^l. Exploitation des services d'eau. — 315. Manœuvre normale des appareils. —

316. Présence de l'air dans les conduites. Effets de la vidange et du remplissage. —

317. PTecherche des faites. — 318. Méthodes employées pour restreindre les perles d'eau par les fuites invisibles.

276. Service constant. — Au sortir des réservoirs, l'eau pénètre clans le réseau des conduites qui constitue l'outillage de la distribution proprement dite. C'est par l'intermédiaire de ce réseau de conduites qu'elle parvient aux orifices destinés à la répartir sur la voie publique ou dans les maisons.

Pour qu'elle puisse être partout et à tout moment à la disposition du consommateur, il faut que les conduites soient toujours pleines et en j)ression de telle sorte qu'il y ait sans cesse de la charge sur les orifices.

Lorsque cette règle est suivie, on dit que l'on a un service constani. L'ensemble de la canalisation forme alors, suivant l'expression de Dupuit, « une sorte de nappe souterraine d'où l'eau peut jaillir en chaque point ; » et à tout moment, la nuit coimne le jour, il suffit d'ouvrir un orifice quelconque pour obtenir immédiatement l'eau dont on a besoin.

L'avantage est manifeste ; mais il ne peut être obtenu qu'à la condifion d'avoir un volume d'eau sensiblement supérieur à la consommation et une pression excédant un peu le strict nécessaire : en effet, avec les conduites constamment en charge, les fuites, qui sont inévitables, donnent lieu à des écoulements continus, et par suite à des pertes d'une certaine importance, réduisant d'autant le volume d'eau utilisable ; et d'autre part, s'il n'y avait un excès de pression, les variations du service auraient pour résultat de diminuer ou de supprimer à certains moments la charge sur les orifices. C'est une question de dépense, devant laquelle on ne recule jamais d'ailleurs en France ni sur le continent européen, mais qui a motivé, en Angleterre, l'introduction et le maintien d'un autre mode de distribution dit service intermittent.

277. Service intermittent. — Encore très répandu dans les îles Britanniques, quoique depuis longtemps battu en brèche et sans aucun doute destiné à disparaître, le service intermittent diffère du service constant en ce qu'il laisse les conduites ordinairement vides ou plus exactement sans pression ; l'eau est introduite successivement dans les diverses fractions du réseau, soit chaque jour à certaines heures, soit chaque semaine à certains jours, souvent pendant la journée seulement et non durant la nuit, toujours d'une façon périodique et régulière. Chacun fait alors sa provision d'eau, qui doit suffire h tous les besoins pendant l'intervalle de deux distributions.

Ce système a incontestablement certains avantages pour celui qui a la charge de la fourniture de l'eau, car il permet de réduire les pertes par la canalisation dans des proportions notables; il empêche le gaspillage, et, supprimant toutes variations possibles dans le service qui est uniformément réglé, il se prête à l'utilisation complète de la pression due à la hauteur de l'eau dans les réservoirs.

Mais d'autre part que d'inconvénients ! Nécessité absolue pour le consommateur d'avoir dans sa demeure un réservoir parfois insalubre et toujours incommode; obligation pour l'exploitant d'ouvrir et de fermer les robinets à intervalles fixes et d'entretenir à cet effet un personnel attentif et exercé; difficulté ou impossibilité d'organiser un service public de lavage ou d'arrosage; exclusion de toute fontaine à écoulement continu, etc. En cas d'incendie, les garanties sont bien moindres, car M, dans les rues parcourues par les conduites principales, l'eau est en

:m CHAPITRE XII. — DISTRIDUTION GÉNIlRALE

pression et disponible, clic ne l'est pas clans les autres; il faut appeler le l'ontainicr, et, ([uand les rol)incts sont ouverts, attendre encore que les réservoirs particuliers se soient remplis pour avoir de la pression, ce qui peut exiger beaucoup de temps : on se rendra compte du défaut de sécurité qui en résulte par ce seul fait ([u'à Manchester les pertes par le feu ont été réduites de 21 à 7 0/0 de la valeur des immeubles atteints par suite de la substitution du service constant au service intermittent !

Ajoutons que dans les conduites où l'eau est souvent sans pression, il peut se produire des infdtrations fâcheuses; l'ien n'empêche les liquides ou les gaz avec lesquels ces conduites se trouvent en contact, d'y pénétrer par les défectuosités des joints et d'en venir contaminer le contenu.

Aussi, à moins de circonstances tout-à-fait exceptionnelles et de dif ficultés insurmontables, est-ce le service constant seul ({u'on doit se proposer d'appliquer dans toute distribution d'eau nouvelle.

278. Pression dans les conduites. — Les anciennes disti-ibutions d'eau n'avaient à faire en général qu'un service à basse presnion ou de rez-de-chaussée : elles servaient seulement à l'alimentation d'un certain nombre de fontaines de puisage placées sur la voie publique ou dans les cours des habitations, et c'était au moyen de seaux ou de pompes à bras, qu'on faisait parvenir l'eau aux étages. Dans ces conditions, la consommation d'eau reste assez faible, et l'un des progrès récents de l'hygiène a consisté à la développer en mettant l'eau plus à la portée du consommateur par les services d'étages ou à haute ^^ression, particulièrement nécessaires dans les villes où les maisons sont élevées et divisées en appartements distincts.

L'eau à haute pression présente d'ailleurs un iannense avantage au point de vue de l'extinction des incendies ; parvenant à toute hauteur et dans toutes les parties des maisons, elle permet de les arrêter bien souvent au début, ce qui est la meilleure des garanties contre la multiplication des désastres; utilisable par jet direct, elle simplifie singulièrement le service des pompiers, supprime les chaînes pour l'alimentation des pompes, favorise en un mot la facilité des manoeuvres, et, en améliorant les secours, diminue la gravité des sinistres.

Aujourd'hui la tendance générale est à l'introduction de la haute pression : presque partout on abandonne les anciens réservoirs placés trop bas pour faire un service d'étages, et on les reconstruit à un niveau plus élevé, en leur donnant en môme temps, de manière à faire face à l'augmentation rapide delà consommation, une capacité bien supérieure.

Pour obtenir un bon service à haute pression, il faut qu'en tous les points du réseau canalisé le niveau piézométrique dépasse de tpielques mètres le faîtage des maisons. Pour peu que le terrain soit accidenté et la consommation soumise à des variations diurnes considérables, cette condition n'est remplie que si l'on a en bien des points un excès de pression; car, au moment des grands débits, il se produit une perte de charge

très notable dont il faut tenir compte, et pour avoir une pression suffisante aux points hauts il est indispensable d'en avoir une plus forte qu'il ne serait nécessaire dans les points bas. Il arrive même, dans le cas où la consommation est très importante au niveau du sol, que, malgré un grand excès de pression, le service laisse à désirer aux étages des maisons au moment où les prises d'eau inférieures sont ouvertes à gueulebée ; l'abaissement de pression qui résulte de l'ouverture simultanée d'un grand nombre d'orifices dans les points bas est également fâcheux quand Teau est employée comme force motrice ; on conçoit que les inconvénients deviennent parfois assez graves pour conduire à diviser le service en réseaux distincts.

279. Double canalisation. — Cette considération peut à elle seule justifier l'adoption de deux systèmes de conduites juxtaposés et desservant séparément l'un les besoins de la rue, des cours, des jardins, etc., l'autre ceux des maisons et des moteui-s hydrauliques. La double canalisation permet en effet de réaliser, pour un des deux services, la permanence des pressions qu'il serait impossible d'obtenir avec une canalisation unique. Ce dédoublement est une complication sans aucun doute, mais qui n'a rien d'effrayant ; et souvent il sera une conséquence toute naturelle de la double alimentation que des considérations différentes font rechercher d'autre part, ou de la création d'une distribution nouvelle à haute pression et en eau de qualité supérieure s'ajoutant, sans le remplacer, à un service ancien en eau médiocre et à basse pression.

Certaines personnes voient au reste dans la division systématique de toute distribution d'eau en deux services à pression différente, et fournissant séparément l'eau de boisson et l'eau de lavage, la solution rationnelle du problème de l'alimentation des villes.

Sans aller aussi loin, et sans préconiser la générahsation d'un mode de distribution que sa complexité et son prix nécessairement plus élevé doivent faire écarter souvent, nous devons reconnaître que, dans bien des cas, la double canalisation présente des avantages certains et doit être adoi^tée sans hésitation.

280. Division par zones et par étages. — Dans les très grandes villes les difficultés spéciales d'alimentation et de distribution qui résultent de l'énormité du débit nécessaire, les divisions administratives, ou les agrandissements successifs du périmètre à desservir, ont eu souvent pour conséquence la juxtaposition de plusieurs distributions d'eau complètement distinctes et séparées qui correspondent chacune à un périmètre déterminé.

^ C'est ainsi qu'à Paris le service privé se divise en deux zones alimentées respectivement par les eaux de sources que fournissent les deux aqueducs de la Dhuis et de la Vanne, et le service public en trois zones ' desservies séparément par le canal de l'Ourcq et les machines élevant l'eau de la Seine ou l'eau de la Marne.

Huit compagnies se partagent le service des eaux à Londres, et chacune d'elles assui-e la distribution dans une région bien délimitée, de sorte que la ville se trouve découpée en huit zones distinctes.

FiG. 2G3. — Paris. Zones du service privé. Fig. 26i. — Paris. Zones du service public.

FiG. 205. — Londres. Zones des huit compagnies.

Fréquemment aussi, et même dans des villes de moindre importance, la déclivité prononcée du terrain provoque la division de la distribution d'eau en étages, c'est-à-dire en réseaux séparés et soumis à des pressions différentes. Il ne serait pas rationnel, en effet, de s'astreindre à porter à grands frais toute l'eau nécessaire à l'alimentation d'une ville à l'altitude requise pour en bien desservir les points hauts, quand une partie de la population habite des quartiers bas et peut être parfaitement alimentée avec une pression bien moindre ; et le service par étages permet souvent

de réduire sensiblement les dépenses ou même d'utiliser certains modes

FiG. 266. — Paris. Étages du service public.

tion d'eau unique. Le premier cas se présente notamment dans une alimentation par machines, puisqu'on fait une économie de force motrice en n'élevant l'eau qu';i la hauteur strictement nécessaire pour les diverses parties du service, soit qu'on ait recours pour les ({uartiei-s hauts à dos machines de relais, soit qu'on dispose d'un système mécanique capable d'élever l'eau à un étage ou à l'autre suivant les besoins. Le second cas se rencontre dans les villes où l'eau est amenée par un aqueduc aboutissant à une altitude convenable pour desservir les parties basses mais non les autres : des pompes spéciales reprennent alors une fraction du débit de l'aqueduc et la refoulent dans un réservoir supérieur ; c'est ce qui a été fait à Paris pour les eaux de l'Ourcq et de la Dhuis.

Les exemples de distributions d'eau divisées par zones ou par étages sont excessivement nombreux. Outre Paris et Londres citons entre autres : en France, Lyon, Lille, Le Havre, Marseille, etc. ; et à l'étranger, Liverpool, Manchester, Dublin, Glasgow, Edimbourg, Aberdeen, Gênes, Zurich, etc., etc.

Il convient évidemment de n'admettre une division de cette nature que s'il en doit résulter un avantage marqué ; sinon il vaudrait mieux ne pas s'imposer une augmentation de dépenses de premier établissement et d'entretien, en même temps qu'une complication qui ne serait point suffisamment justifiée.

Toutes les fois qu'une distribution d'eau est divisée en étages, il faut se préoccuper particulièrement d'assurer l'alimentation de l'étage haut d'une manière certaine : il n'est pas possible, en effet, d'y suppléer par un emprunt aux étages inférieurs, tandis qu'en cas d'accident ou d'insuffisance dans le réseau bas on peut toujours recourir au réservoir supérieur, pourvu que l'on ait eu soin de ménager à cet elTet des communications entre les conduites de part et d'autre. Ces communications, qui peuvent rendre de précieux services dans certains cas, doivent d'ailleurs être tenues parfaitement closes en temps normal, afin d'éviter les mélanges d'eau ou les pertes qui pourraient se produire par écoulement du haut vers le bas; on en faciUte la surveillance soit par l'addition d'indicateurs spéciaux, soit en les formant de deux robinets accolés, entre lesquels on place un petit purgour maintenu constamment ouvert et qui ne doit jamais donner d'eau.

Parfois, mais très rarement, il arrive que l'on soit conduit à faire une distribution d'eau par étages distincts, bien que l'alimentation soit faite entièrement par le haut : c'est lorsqu'on veut éviter de soumettre les conduites des parties basses du réseau à des pressions trop considérables, ou qu'on se propose d'utiliser les chutes entre les étages, soit pour la production de force motrice, soit pour le service de fontaines monumentales. On obtient ainsi une distribution par cascade.

281. Généralités. — Le tracé de la canalisation à établir dans une ville pour la distribution de l'eau est toujours plus ou moins indéterminé ; le problème est en général susceptible de recevoir plusieurs solutions. Si donc on veut obtenir avec la moindre dépense le maximum d'effet utile, il faut se livrer à une étude comparative et détaillée qui demande beaucoup de soin et d'attention.

Le tracé dépend d'ailleurs d'une foule de circonstances, parmi lesquelles on peut citer le relief du terrain, la disposition des voies publiques, l'agglomération plus ou moins grande des habitants, le mode adopté pour la distribution et la délivrance de l'eau, la position des réservoirs, les précautions à prendre pour parer aux interruptions de service, etc. C'est par une série de tâtonnements, et en tenant compte de toutes ces circonstances, qu'on parvient à réaliser un tracé satisfaisant et rationnel.

Le réseau se compose toujours d'un certain nombre de conduites maîtresses, destinées à porter de grandes masses d'eau dans les diverses parties de la distribution, et qui forment comme un prolongement des réservoirs ; puis de conduites secondaires chargées de répartir ces masses d'eau entre les conduites de service sur lesquelles se font les prises des branchements qui aboutissent aux orifices de puisage. Les diamètres des conduites maîtresses et des conduites secondaires dépendent de l'importance des fractions correspondantes du réseau ; quant à ceux des conduites de service, ils sont choisis de manière à leur permettre de desservir largement les divers orifices, même en cas de puisage exceptionnel et d'incendie; et, à cet effet, on descend rarement au-dessous de 0™,06,

' 0™, 08 ou 0", 10 de diamètre, alors que souvent un diamètre de 0", 03 ou

' G", 04 assurerait convenablement le service normal.

« Rien ne se prête, dit Dupuit, à des additions ou à des modifications comme un réseau de conduites. » C'est là uire conséquence naturelle de cette indétermination que nous avons signalée plus haut, et il en résulte qu'il n'y a pas heu de se préoccuper outre mesure lors de l'étabhssement d'une canalisation de ses développements ultérieurs; il suffira

' de la recouper par quelques nouvelles conduites maîtresses pour en augmenter considérablement le débit.

L'étude à faire pour le tracé d'un réseau peut être grandement facilitée par une représentation graphique des conduites, qui consiste à les indi-

^ quer sur un plan au moyen de traits de largeur proportionnelle aux dé-

. bits. Des profils en long, avec la figuration des lignes de charge, com-

l)lctent heureusement cette représentation, et permettent de reconnaîti-c si les niveaux piézométriques seront partout suffisants pour assurer uii bon service; nulle part les lignes de charge ne doivent descendre au-dessous du niveau du sol, car tout puisage deviendrait impossil)le et rien ne révélerait au dehors la présence des fuites; encore moins doivent-elles passer au-dessous de la ligne de pose car il n'y aurait plus d'écoulement.

Le plan et le profil des conduites arrêtés, il reste à compléter l'étude générale de l'ensemble pour la fixation des points où doivent être placés les appareils accessoires : robinets de décharge pour la vidante et le nettoyage des biefs, robinets de prise a l'origine des branchements, robinets d'arrêt pour la division des conduites en tronçons susceptibles d'être visités, réparés ou modifiés isolément, ventouses pour l'échappement de l'air, trous d'homme pour l'introduction des ouvriers dans l'intérieur des conduites de très gros diamètres. Il va de soi que tout point lias doit être muni d'une décharge, tout point haut d'une ventouse.

282. Réseaux ramifiés. — Deux dispositions différentes peuvent être adoptées pour le tracé des canalisations d'eau : tantôt le réseau est composé d'un tronc commun se divisant en plusieurs branches, qui se ramifient à leur tour ; les diamètres vont alors en diminuant régulièrement de l'origine aux extrémités, et l'eau circule toujours dans le même sens; tantôt il est formé de mailles, ou circuits fermés, où l'écoulement se produit au contraire dans un sens ou dans l'autre, suivant les cas.

La première de ces dispositions, celle des réseaux ramifiés, paraît au 2:)remier abord ^absolument rationnelle. Rien n'est plus facile que d'y suivre la marche de l'eau, ce qui simplifie la surveillance de l'exploitation ; et, comme il est possible de déterminer par des calculs fort simples le diamètre de chaque conduite d'après le service qu'on lui demande, on peut croire que ce type de tracé est celui qui comporte le plus faible développement de conduites et la moindre dépense.

Mais, en pratique, les réseaux ramifiés présentent certains inconvénients qui expliquent la défaveur dont ils sont aujourd'hui l'objet. Ainsi les interruptions de service, qui résultent de la rupture d'un tuyau ou du déboîtement d'un joint, y prennent facilement une certaine gravité, puisqu'il faut arrêter l'eau en amont, et en priver, par suite, tout ce qui est en aval pendant la durée de la réparation. Dupuit admettait, il est vrai, que ces interruptions ne sont pas trop redoutables, parce que, dans les villes où on installe une distriljution d'eau, les anciens modes d'ahmentation subsistent, et peuvent servir à y suppléer au besoin ; mais ce serait une eiTeur de croire qu'il en soit ainsi jiendant longtemps, peu à peu on supprime les citernes, on comble les puits, on n'en établit pas dans les maisons neuves, et le moment ne tarde pas à venir où la moindi'e interruption du service d'eau est une cause de gêne séiùeuse qu^ provoque des réclamations légitimes. D'autre part, dans un réseau ra,j. mifié, les conduites de service se temninent en cul-de-sac, de sorte qua

l'eau est stagnante vers l'extrémité, et que les déi)ôts s'y accumulent ; souvent des végétations s'y développent, des mollusques s'y installent, .■nvahissant peu à peu les branchements voisins, si l'on ne prend pas soin de faire des nettoyages fréquents, de pratiquer des chasses, pour lesquelles il est nécessaire de prendre des dispositions spéciales.

Ajoutons qiie l'économie de premier établissement réalisable par ce système est plus apparente que réelle : car, si la longueur totale des conduites est im peu moindre qu'avec les circuits fermés, leur section doit souvent être plus considérable, puisqu'un tuyau alimenté à une de ses extrémités seulement débite évidemment moins d'eau que celui qui la reçoit des deux côtés à la fois.

283. Réseaux maillés. — L'autre cUsposition substitue au tronc et aux l)ranchesdes i^éseaux ramifiés desconduites périphériques dites deceinture l't des conduites transversales, sur lesquelles s'embranchent par leur deux extrémités les conduites de service, de manière que l'ensemble forme un réseau maillé, dans lequel l'écoulement de l'eau n'a pas de sens déterminé et peut se ^iroduire, soit dans l'une soit dans l'auti-e direction, suivant les variations de la consommation et les pertes de charge différentes qui en résultent.

La liberté de circulation ainsi donnée à l'eau dans toute l'étendue du réseau a joour conséquence une meilleure répartition des pressions au grand profit de l'exploitant et du consommateur; et la sécurité du service est considérablement accrue, puisqu'une conduite qui cesse d'être alimentée d'un côté, par suite d'accident ou de réparation, continue à l'être de l'autre sans difficulté. Point de stagnation et par suite point de dépôts, de végétations, de mollusques ; les chasses et les nettoyages périodiques ne sont donc plus nécessaires, sauf dans quelques cas particuliers et lorsque la présence de coudes brusques ou d'étranglements détermine des remous, toujours localisés d'ailleurs et sans importance réelle.

Les réseaux maillés se prêtent moins aisément au calcul que les réseaux ramifiés, car ils n'est guère possible de se rendre compte à priori de la direction que suivra l'eau à chaque instant et suivant les besoins dans l'enchevêtrement des conduites qui s'entre-croisent ; et, pour déterminer les diamètres, il faut faire à ce sujet des hypothèses qui peuvent ne pas correspondre à la réalité. Mais il suffit de choisir ces hypothèses de manière à se placer dans le cas le plus défavorable pour être assuré que ces résultats seront tels qu'il n'y ait pas de mécomptes à redouter.

La canalisation de l'eau de la Vanne à Paris {fig. 268) se rattache à ce type : elle se compose essentiellement d'une conduite circulaire contournant le périmètre à desservir, et de trois grosses conduites transversales, rayonnant à partir d'un même point voisin du réservoir, qui viennent renforcer l'alimentation de la conduite circulaire en divers points de sa longueur et recoupent sur leur parcoui's toutes les conduites secondaires.

Le schéma de la canalisation de l'eau de Seine à Paris (fuj. 209) est de forme différente, parce que l'alimentation du réseau se fait en trois

points et non plus en un seul comme pour la Vanne : les conduites de ceinture forment un triangle curviligne dont les sommets sont reliés entre eux par des conduites transversales.

284. Détermination des diamètres. — On a vu précédemment (art. 226j que le diamètre d'une conduite de refoulement est indéterminé, puisque, pour un même débit, il peut être plus ou moins grand suivant l'excès de force demandé à la machine pour vaincre le frottement. Pour les conduites de distribution, on ne dispose plus d'une force variable, le mouvement de l'eau devant se produire en vertu de la différence de niveau qui exi.ste entre le réservoir et le point d'arrivée ; l'indétermination n'est donc plus la même, et, si l'on se donne le débit à obtenir en un point donné avec une conduite d'une certaine longueur, le diamètre de cette conduite s'en déduit et peut être calculé au moyen des formules de l'écoulement de l'eau ou des tables dressées pour l'application de ces formules. Mais il convient d'observer que la vitesse correspondante peut être ou trop faible — ce qui aurait le double inconvénient de provoquer des dépôts et d'augmenter les dé^îenses de premier établissement — ou trop forte — et la force vive qui en résulterait pourrait donner lieu à des coups de bélier redoutables — de sorte qu'il faut procéder par voie de tâtonnement, et rechercher la solution qui répond le mieux aux conditions du problème, tout en maintenant la vitesse de l'écoulement dans des limites admissibles, entre 0'",60 et 1 mètre par exemple. D'après M. Fanning, la vitesse pourrait être d'autant plus grande que le diamètre est plus grand luimême, et le maximum devrait varier de0'",75 par seconde pour les plus petites conduites à 2 mètres pour les plus grosses.

Une conduite qui fait en route un service uniforme devrait en théorie recevoir une section uniformément décroissante : on conçoit qu'une semblable disposition ne serait guère pratique, et l'on se contente de s'en

FiG. 2G8.

FiG. 269.

rapprocher, en composant la conduite de plusieurs tronçons, dont les diamètres vont en diminuant comme les anneaux successifs d'une lunette d'approche. Souvent même la conduite reçoit d'un bout à l'autre le même diamètre; elle peut alors faire, outre le service en route, un sei'vice d'extrémité, ce qui est parfois utile dans les réseaux ramifiés et devient nécessaire dans les canalisations à circuits fermés. Il y a d'ailleurs avantage à ne pas trop multiplier les diamètres, de manière à simplifier la fabrication et l'approvisionnement des tuyaux ; et, dans tous les pays, on a soin de ne pas s'écarter de la série des types usités, à laquelle on emprunte en chaque cas celui qui répond le mieux aux indications du calcul.

Le rôle des diverses conduites dans ime canalisation d'eau est généralement très différent du cas simple qui vient d'être examiné : le débit, loin d'y être uniforme, est exposé à des variations continuelles, le sens de l'écoulement change lui-même si l'eau est fournie par plusieurs réseï-voirs ou si le réseau est composé de circuits fermés. Il serait difficile de soumettre à un calcul rigoureux des circonstances aussi complexes. Aussi se borne-t-on presque toujom'S en pratique à rechercher quel serait le diamètre minimum à donner aux conduites d'eau pour satisfaire aux besoins dans un cas défavorable, et à choisir un diamètre supéi-ieur, de manière à se l'éserver une certaine marge, soit pour tenir compte des diminutions de section qui sont la conséquence des dépôts intérieurs, soit pour faire la part des pertes de charge supplémentaires, dues aux sinuosités du tracé, aux coudes et aux étranglements. Il ne faut pas s'exagérer d'ailleurs l'importance de ces pertes de charge supplémentaires : elles sont trop faibles en général pour qu'il y ait intérêt à les réduire par

FiG. 270. FiG. 271. FiG. 272,

des raccordements tangentiels qui constituent des sujétions assez sérieuses. De semblables raccordements n'ont du reste pas de raison d'être dans les réseaux maillés, où l'écoulement se produit alternativement dans les deux sens, et les conduites qui font partie des réseaux de ce type s'embranchent d'ordinaire à angle droit.

Puis d'autres considérations interviennent. Ainsi, pour les conduites de service, on adopte généralement un diamètre déterminé, au-dessous duquel on s'impose de ne pas descendre, quand bien même il serait plus fort qu'il ne faudrait à la rigueur dans plus d'un cas, et souvent on donne aux conduites principales des dimensions trop grandes pour le service qui leur est demandé, en vue d'améliorer la jonction de deux parties du réseau, de renforcer l'alimentation ou la pression en quelque point, de mieux relier entre eux deux réservoirs, etc.

285. Emploi des formules et des tables. — On se sert d'ordinaire, en France, pour le calcul des conduites d'eau, soit de la formule de Prciny, soit de celles de Darcy et Bazin, ou plutôt des taldes qui ont été dressées au moyen de ces formules.

A l'étranger, où l'on a fait usage d'un grand nombre d'autres formules analogues, parmi lesquelles il convient de citer celles de Neville, Leslie, Blackwell, Jackson, Ilawksley, Wcissbacli, etc., on y a également recours bien souvent, et l'on reconnaît qu'elles donnent des résultats suffisamment exacts pour les besoins de la pratique.

Les tables de Darcy distinguent deux cas, suivant que les tuyaux sont neufs ou depuis longtemps en service : les chiffres qu'elles donnent pour le- premier cas n'ont qu'un intérêt relatif, puisque les tuyaux ne tardent généralement pas à être recouverts intérieurement d'un dépôt adhérent qui change les conditions de l'écoulement; ceux qui correspondent au second cas sont assez bons pour les petits diamètres mais beaucoup trop forts pour les autres. La formule deProny etles tables qu'elle a servi à établir donnent des résultats trop faibles pour les petites conduites, un peu forts pour les grosses, quoique plus exacts que

ceux fournis par les tal)les de Darcy, et très bons pour les diamètres moyens (entre 20 et 60 centimètres). Nous empruntons à un mémoire de

§ s. — TUYAUX DE CONDUITE 310

M. Frank, privatdocent à Munich ^, un tableau graphique établissant la comparaison entre ces formules qui y sont représentées par des lignes pleines (Prony) et pointillées (Darcy, tuyaux neufs et tuyaux depuis longtemps en ser\dce); deux autres lignes, tracées par M. Frank d'après des expériences récentes faites en Allemagne et applicables respectivement aux conduites neuves et aux conduites anciennes, paraissent se rapprocher plus de la ï-éalité des faits que celles qui correspondent à la formule de Darcy où l'écart entre les deux cas est manifestement exao-éré, et font ressortir d'une manière remarquable la supériorité de la formule de Prony pour les diamètres moyens.

Il ne faut jamais omettre dans les calculs la considération de la vitesse maxima qu'on se propose de ne pas dépasser, ni celle des variations diurnes du débit, très différentes suivant le mode de distribution et les allures du service, mais qui peuvent aisément atteindre 70 0/0 de la moyenne.

L'emploi des formules et des tables peut être considéré surtout comme un guide indispensable 'et sûr dans la série des tâtonnements, à entreprendre pour l'établissement d'un réseau, et qu'on doit poursuivre de proche en proche depuis les ouvrages d'alimentation jusqu'aux dernières conduites de service et aux orifices les plas éloignés.

286. Matériaux employés à la confection des tuyaux. — Les conduites de distribution ne sont autre chose que des conduites forcées : pour les unes comme pour les autres, c'est la forme circulaire qui est la plus convenable, et les mêmes matériaux sont utilisés pour la confection des tuyaux dont elles sont composées. Les métaux, qui résistent bien à Textension, conviennent particulièrement à cette fabrication, et le plomb, le fer, la fonte sont d'un usage courant ; mais on a recours aussi parfois à d'autres matériaux.

Le bois, par exemple, et en particulier le sapin, a été emiDloyé à diverses époques et dans divers pays pour les canalisations d'eau : à Londres, il y a des conduites en bois sur i^lus de 400 milles de longueur; à Détroit (Etats-Unis), il y en avait naguère 130 milles, et beaucoup de villes s'en servent encore en Amérique. Les conduites en bois, circulaires à l'intérieur, présentent extérieurement une section cai-rée ou ronde ; elles sont parfois renforcées par des armatures en fer ; et les

1. Journiil fùr Gasbeleucblung iind Wasserversorgimg, 11. 188G.

joints sont formés soit par la juxtaposition de deux al)outs plans soit par reniboîtement de deux parties coniques. Les inconvénients du' bois sont sa iai])le durée en général, son étancliéité imparfaite, le mauvais goût qu'il communique quelquefois à l'eau ; l'injection de matièn-s antiseptiques, par laquelle on (■hei-che à y remédier, peut être nuisible aux <iualités de l'eau et coûte d'ailleurs assez cher.

Quoique peu pratique et fort dispendieux, l'emploi de tuyaux en pierre a été tenté quelquefois : il n'est pas besoin de remonter à l'antiquité pour en trouver des exemples. A Dresde le grès de la Suisse saxonne, à Prague le marbre ont servi à la confection de tuyaux pour la distribution de l'eau.

La poterie semble devoir être écartée à cause de sa faible résistance • mais on fabrique aujourd'hui des grès vernissés qui supportent sans peine des pressions de plusieurs atmosphères et qui peuvent rendre des services dans certains cas spéciaux, notamment quand il s'agit d'écouler des eaux capables d'attaquer les métaux. A Mulhouse, à Lunéville, à Soissons on y a eu recours par économie pour la distribution d'eaux potables ordinaires. Les conduites en poterie, composées de tuyaux courts placés bout à bout, et dont les joints sont formés par des manchons fixés au ciment, présentent une grande rigidité et ne se prêtent nullement aux mouvements du sol; le plus petit tassement peut en déterminer la rupture.

Le béton de ciment, employé à l'établissement des aqueducs, a trouvé aussi des applications dans les distributions d'eau proprement dites ; la

majeure partie de la canalisation de Nice est en béton, et les fabricants de ciment de Grenoble ont perfectionné et répandu ce genre de conduites, qui est assez économique et donne de bons résultats, quand les pressions ne sont pas trop fortes. Les tuyaux en béton sont moulés d'avance avec des abouts màle et femelle formant un joint à emboîtement qu'on entoure d'un bourrelet de mortier. Ils constituent des conduites très rigides comme les tuyaux en poterie.

On a exécuté des tuyaux en verre ; et il n'est pas douteux que, si l'on arrivait à les produire à bon compte et à les relier entre eux par des joints résistants, ils ne tarderaient pas à être fort prisés à cause de leur inaltérabilité, de leur résistance et de leur grande durée.

On en a fait aussi en asphalte, ou plus exactement en papier grossier plusieurs fois enroulé et i^evêtu de part et d'autre d'un enduit de bitume qui forme à lui seul à peu près les deux tiers de l'épaisseur totale : des

manchons ou bagues en fer servent de couvre-joints et se fixent au moyen d'un mastic bitumineux ou de caoutchouc.

Le plomb, dont l'emploi remonte à une haute antiquité, et qui se prête mal à cause de sa faible résistance et de son prix élevé à la fabrication des tuyaux de gros diamètre, est au contraire merveilleusement approprié à la confection des très petites conduites : aussi l'emploi en est-il tout à fait général pour les branchements et les distributions intérieures.

Le fer ou la tôle sert à la fabrication de tuyaux de faible épaisseur, légers et peu coûteux, d'un emploi assez commode, et s'assemblant aisément, mais qui ont le défaut d'être facilement attaqués et rongés par la rouille et de jDrésenter par suite peu de chances de durée.

C'est la fonte en somme qui est la matière par excellence pour la confection des tuyaux de conduite : elle se moule fort bien et prend toutes les formes qu'on peut désirer ; sa résistance est assez grande, sa durée presque indéfinie": l'eau ne l'attaque que très rarement. Aussi l'emploi de la fonte pour les canalisations d'eau, pour les conduites publiques de tous diamètres, à l'exclusion des seuls l^ranchements, est-il la règle générale : et l'on peut dire de tous les autres matériaux que nous venons de passer en revue qu'ils sont employés au même usage dans des cas relativement rares, et la plupart, sauf le fer, presque à l'état d'exception.

287. Fabrication des tuyaux de fonte. — Les tuyaux de fonte sont obtenus généralement en deuxième fusion : les fontes convenablement choisies pour donner par leur mélange un métal résistant, point aigre ni cassant, sont portées au cubilot, d'où la masse en fusion est conduite au moulage. Les moules étaient autrefois disposés horizontalement, et il en résultait souvent des différences d'épaisseur fâcheuses, par suite de l'intervention de la pesanteur qui amenait la flexion du noyau ; on a réalisé un progrès considérable en les plaçant verticalement dans des fosses suffisamment profondes. Chaque fosse, oblongue ou circulaire, contient un certain nombre de châssis en fonte, dans lesquels, après y avoir introduit le modèle qui reproduit la forme extérieure du tuyau, on foule le sable de moulage soit à la main soit mécaniquement ; on retire ensuite le modèle et l'on produit la dessiccation du sable en faisant passer audessous du châssis ouvert à ses deux extrémités et formant une sorte de cheminée, un petit foyer mobile ou les gaz perdus d'un haut fourneau ; il ne reste plus qu'à mettre en place le noyau qui affecte la forme de l'intérieur du tuyau, et à couler la fonte dans l'espace annulaire compris entre le noyau et le moide.

Cette fabrication réclame des soins tout particuliers : il faut des précautions multiples pour que les surfaces soient bien dressées, l'épaisseur régulière, la fonte homogène, exempte de bulles, de trous, de craquelures ; le séchage insuffisant du sable, un démoulage trop rapide, un refroidissement brusque suffit pour déterminer des défauts qui deviennent plus tard des causes de rupture. Une précision absolue et mathéma-

m CHAPITRE XII. — DISTRIBUTION GÉNÉRALE

tique n'est d'ailleurs pas l'éalisable à cause du retrait de la fonte pendant le refroidissement et des modifications qui en résultent : il est d'usage d'accorder une légère tolérance pour tenir compte de cet efl'et dans la mesure du nécessaire. Le fût du tuyau doit présenter d'autre part une faible conicité, qui, si peu prononcée qu'elle soit, a pour effet de faciliter l'enlèvement du modèle.

FiG. 276.

Les pièces, autres que les tuyaux droits, sont fabriquées par les procédés ordinaires de confection des objets en fonte moulée. Ces procédés donnant des résultats moins certains, on exige presque toujours pour les pièces de raccord un surcroît d'épaisseur, afin d'avoir néanmoins la même sécurité.

La production de tuyaux en fonte de .toutes formes et de tous diamètres exige un grand emplacement et un matériel considérable ; elle ne peut être entreprise par suite que par les usines d'une certaine importance.

288. Dimensions des tuyaux de fonte. — Les progrès de l'industrie métallurgique ont permis de varier dans des limites très étendues les dimensions des tuyaux de fonte ■: on fabrique couramment aujourd'hui des tuyaux de 4 mèti'es de longueur utile et de 0", 80, 1 mètre, l"',iO, 1",30

de diamètre intérieur, i^esant jusqu'à 3.500 kilogrammes, aussi bien que des tuyaux de 0»^,06, 0"',054, 0"',040 et 0™,030 de diamètre intérieur et de 2 mètres de longueur utile, dont le poids descend à 12 kilogi^ammes.

Chaque usine, pour ne point trop multiplier les. modèles, adopte une série de types dont elle évite de s'écarter en général. Nous donnons aux annexes les types du service municipal des eaux de Paris, qui sont maintenant admis par toutes les usines françaises. Les séries des usines anglaises, allemandes ou américaines, comprennent des types analogues, et les dimensions mêmes diffèrent peu, au moins pour les pressions ordinaires et les diamètres courants.

L'épaisseur des tuyaux se calcule au moyen de formules empiriques par lesquelles, en admettant que la résistance de la fonte à la rupture par tension soit de 12 à 14 millions de kilogrammes par mètre carré, on cherche à se tenir suffisamment loin de cette limite. Si l'on prend le plus petit des deux chiffres précédents et qu'on se i:)ropose de ne pas dépasser le quart de la charge de rupture, on peut se servir de . la formule

e = 0,00016 DH

dans laquelle l'épaisseur e est en fonction du diamètre intérieur D et de la pression statique H exprimée en mètres d'eau; mais, au chiffre ainsi obtenu, on a soin d'ajouter une constante, afin de tenir compte soit des effets dynamiques auxquels la conduite sera exposée en cas d'arrêt ou d'ouverture brusque des robinets et appareils, soit de la résistance supplémentaire que doit offrir le tuyau jDour résister aux chocs pendant le transport, aux surcharges accidentelles, etc., de sorte que la formule complète devient :

e = K 4- 0,00016 DH.

Enfin, pour plus de sécurité encore, on a soin de donner à H une valeur supérieure à la pression réelle, que l'on suppose augmentée de 10 ou de 20 mètres. D'Aubuisson, à Toulouse, avait adopté la formule : e = 0,010 -j- 0,015 D pour des pressions modérées; Genieys donne la suivante : e = 0,010 + 0,007 D; la plupart des types de Paris ont des épaisseurs correspondant à la formule : e = 0,008 0,016 D et sont essayés à 15 atmosphères ; à l'étranger, on fait usage de formules analogues dues à Wickstead, Lamé, Rankine, Redtenbacher, Latham, Meigs, Weissbach, Hawksley, etc. La représentation graphique de l'une quelconque des formules que nous venons de donner étant une ligne droite, pour une pression donnée, il suffit de connaître deux termes d'une série

1. Kônig-Poppe donne des formules analogues pour calculer l'épaisseur des luyaux de conduite faljriqués avec d'autres matériaux :

Fer : 0,003 -|- 0,0009 DH Poterie.. : 0,012 + 0,005 DH

Plomb.. : 0,0032 + 0,0024 DH Ciment.. : 0,045 + 0,054 DH

Cuivre.. : 0,004 + 0,0015 DH Bois. 0,027 -f 0,033 DH

Asphalte : 0,010 +.0,004 DH Pierre.. : 0,030 -\- 0,037 DH